基于航海雷达图像的海面风向信息提取技术分析

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1、万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈

2、尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据基于航海雷达图像的海面风场反演技术研究摘要海洋占了地球面积的三分之二，包含着丰富的渔业和矿产资源，因此探索和开发海洋资源将成为21世纪重要的研究课题。全方位、实时的监测海洋

3、动力环境对于我们了解和开发海洋具有重要的指导意义。随着海洋遥感技术的发展，使得利用雷达反演海表面参数成为可能。本文在教研室在研项目的支持上，对利用航海雷达反演海面风向技术进行了研究，取得了比较满意的结果，为进一步研究航海雷达在海洋遥感领域的应用奠定了基础。本文在对国内外海面风向反演相关文献的分析和研究基础上，分析了在SAR图像中风条纹的成因以及特性，结合合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar简称SAR）图像中风条纹的成因和特性分析了X波段航海雷达中风条纹的成因和特性，利用仿真实验对风条纹的特性进行了验证，仿真实验结果表明风条纹是静态的、低频的周期性条纹，并且与风向是平行的

4、。在较短的时间间隔内，风条纹在雷达图像中的位置基本保持不变。由于风条纹与风向是平行的，因此可以利用局部梯度法反演海面风向，利用局部梯度法反演海面风向具有一定的反演精度，图像缩减问题会导致反演精度的降低。接下来，从风条纹的特性来分析，本文对光流法反演海面风向的可行性提出质疑，原因在于光流法是利用目标物体在图像序列中形成的运动场，从而推算出目标的移动方向和速度，这与风条纹的特性是相违背的。通过实验结果表明，利用光流法计算出风条纹的移动方向和移动速度均接近于零。最后，本文分别介绍了谱方法的原理以及利用谱方法反演海面风向的具体实验步骤。并且局部梯度法和谱方法这两种方法反演海面风向的误差进行了对比，实

5、验结果表明，利用谱方法反演海面风向比局部梯度法反演海面风向具有更高的反演精度。谱方法除了在反演精度方面优于局部梯度法以外，谱方法不需要对风条纹图像进行缩减从而可以避免由于图像缩减而造成的图像失真，计算较简单。谱方法首先对雷达图像中的风条纹进行二维离散傅里叶变换，将雷达图像中的风条纹信息从空间域转换到频率域，在风条纹的频谱图中，低波数谱峰值连线的垂线方向就是所选区域的风向。但是利用谱方法和局部梯度法反演海面风向都存在180°模糊问题，本文采用参考本地风向方法消除180°模糊。利用谱方法反演海面风向比利用局部梯度法反演海面风向具有一定的优越性。关键词：X波段航海雷达；风条纹；光流法；局部梯度法；

6、谱方法万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文万方数据基于航海雷达图像的海面风场反演技术研究ABSTRACTTwothirdsoftheEarth'soceanarea,containsawealthoffisheriesandmineralresources,soexplorationandexploitationofmarineresourceswillbecomeanimportantresearchtopicinthe21stcentury.Afullrange,real-timemonitoringofoceandynamicenvironmenthasanimportantguidin

7、gsignificanceforustounderstandanddeveloptheocean.Withthedevelopmentofoceanremotesensingtechnology,makesuseofradartoinverseseasurfaceparameterspossible.Inthispaper,theDepartmentintheresearchprojectsupport,us